Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНЫ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОМЫШ ЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Конструкции промышленных зданий

Здание независимо от назначения по своей структуре представляет собой совокупность различных конструктивных элементов, взаимосвязанных между собой в определенном порядке, обеспечивающем прочность, устойчивость и долговечность как всей конструктивной системы в целом, так и ее отдельных элементов. Конструктивные элементы и сопряжение их между собой, т.е. конструктивные узлы проектируют в соответствии с направлением внешних силовых и несиловых воздействий, величиной напряжений и других физических процессов, возникающих в конструкции.

Решение конструктивных элементов, узлов, а также всей конструктивной системы промышленного здания определяется технологическим процессом, для которого здание предназначено, параметрами воздушной среды, объемно-планировочным решением и отвечающим ему конструктивным замыслом.

Конструктивные элементы того или иного назначения в течение всего периода эксплуатации здания подвергаются различным видам внешних воздействий, которым они должны противостоять, сохраняя прочностные, изоляционные и другие эксплуатационные качества в соответствии с установленным сроком службы. При этом конструктивные решения должны удовлетворять требованиям индустриальности и экономической целесообразности.

Для выбора конструктивного решения любого элемента здания целесообразно: определить функциональное назначение и место конструктивного элемента в здании; выявить внешние воздействия, которым подвергается рассматриваемый элемент; выявить процессы и явления, которые возникают под влиянием всей суммы внешних воздействий; сформулировать требования к рассматриваемым элементам, определяемые заданием, нормами и правилами проектирования; выбрать возможные решения, оценить их и, наконец, выбрать окончательное конструктивное решение элемента и произвести необходимые расчеты и технико-экономические обоснования.



Как следует из изложенного, поиск оптимального решения конструктивного элемента здания – сложная задача, основывающаяся на оптимизации решения по нескольким критериям. Во многих случаях такого решения достигнуть невозможно. Отсюда поиск сводится к выявлению некоторого компромиссного решения, которое, не являясь лучшим при оценке его по одному из критериев, оказывается оптимальным при учете всей совокупности критериев.

Для того, чтобы на всех этапах проектирования конструктивного элемента здания иметь возможность глубоко разбираться во всех протекающих в этом элементе явлениях и процессах и находить правильные решения возникающих технических задач, необходимы глубокие знания основополагающих наук (физики, химии), а также прикладных дисциплин, формирующих профессиональные знания инженера (строительные материалы, строительная физика и др.), и положения настоящего курса архитектуры.

История строительной техники показывает, что решения конструктивных элементов здания в ходе развития исторического процесса постоянно изменялись и совершенствовались по мере раскрытия новых законов природы, развития наук, совер­шенствования техники, накопления опыта строительства и эксплуатации зданий, роста потребности в различных типах зданий.

Этот процесс видоизменения назначения, облика и конструкций здания особенно сильно проявляется теперь, когда в мире происходит научно-техническая революция, затрагивающая все отрасли науки и техники, и когда строительство, особенно в наших условиях, приходится осуществлять во все возрастающих масштабах, а промышленность предоставляет для строительства все новые высокоэффективные виды строительных материалов, машин, внутреннего специального оборудования.

Таким образом на первом этапе проектирования определяют функциональное назначение и место конструктивного элемента в здании. На втором этапе решения поставленной задачи возникает необходимость всю совокупность воздействий, которым подвергается проектируемый элемент в процессе изготовления, доставки на постройку, монтажа и последующей эксплуатации, схематизировать и представить в виде системы простейших воздействий. Такая схематизация может быть справедливой в том случае, если последствия схематизированных воздействий будут аналогичны последствиям, возникающим в действительных условиях. Чем полнее система простейших воздействий будет воспроизводить действительную, тем точнее будет модель и тем достовернее полученные результаты.

Для того, чтобы решению рассматриваемой задачи придать определенную систему, а также иметь возможность ее формализовать для последующего использования ЭВМ, все внешние воздействия, воспринимаемые элементом, классифицируют по природе их возникновения, характеру и времени действия.

По природе возникновения могут быть выделены следующие внешние воздействия:

- воздействия, определяемые местом рассматриваемого элемента в общей конструктивной схеме здания;

- воздействия, вытекающие из природно-климатических условий и др. особенностей района строительства;

- воздействия, вызываемые условиями эксплуатации помещений и работой расположенного в них технологического оборудования;

- воздействия, возникающие в процессе производства строительных работ, изготовления и монтажа деталей.

Различные воздействия могут быть разовыми или повторяющимися в течение всего периода эксплуатации здания, могут накладываться одно на другое или действовать независимо, быть главными, определяющими и малозначительными. Выявление всех воздействий, играющих основную роль в решении рассматриваемого конструктивного элемента, – главная задача этого этапа.

Все воздействия, как силовые, так и несиловые (температура, влажность, солнечная радиация и др.), способны вызвать в рассматриваемом элементе различные деформации, перемещения, изменения физико-механических свойств материалов, из которых состоит элемент. Последствия перечисленных воздействий могут носить обратимый характер, когда после прекращения их влияния на элемент или материалы последние восстанавливают свои первоначальные качества, и необратимые, навсегда видоизменяющие первоначальное положение элемента, его размеры, свойства, структуру.

Так, могут произойти упругие и выходящие за пределы упругости деформации, перемещения, осадки, усадки, разбухание, периодическое или единовременное раскрытие швов в стыках, трещинообразование. Могут происходить накопление влаги, различные структурные изменения, понижающие изоляционные качества ограждения; могут интенсивно развиваться коррозия, гнилостные процессы, меняться свойства материала, сокращаться тем самым сроки службы и ухудшаться эксплуатационные качества конструкций.

При разных сочетаниях воздействий последствия, накладываясь одно на другое, могут способствовать созданию более благоприятных условий или, наоборот, резко их ухудшать.

Выявить все последствия, обусловленные основными видами воздействий, с учетом вероятности их возникновения, повторяемости и совпадения, – основная задача третьего этапа конструирования.

На четвертом этапе устанавливают требования, которым должен удовлетворять конструируемый элемент. Эти требования вытекают из функционального его назначения и основываются на опыте строительства и эксплуатации подобных конструкций и рекомендаций, полученных по итогам научных исследований в этой области. Указанные требования устанавливают допустимые пределы возможных последствий, нормируют сроки службы и эксплуатационные качества элемента, его эстетические качества, степень индустриальности.

Требования, предъявляемые к элементу, предопределяют его прочность и устойчивость, изолирующую способность, долговечность, огнестойкость, гигиеничность, художественную выразительность, строительную технологичность, технико-экономическую целесообразность. Устанавливают их исходя из значимости и капитальности строящегося здания в соответствии с действующими нормами проектирования, указаниями, инструкциями и другой технической документацией. В тех случаях, когда по отдельным вопросам таких материалов нет, требования устанавливают на основе опыта строительства и эксплуатации аналогичных объектов в соответствующих природно-климатических условиях. Указанные требования подробно изложены ранее [2, с. 10].

После того, как четко выявлены и схематизированы все воздействия, которым подвергается проектируемый элемент, определены последствия, ими вызываемые, а также уточнены предъявляемые к нему требования, предоставляется возможным подойти к основному, пятому, этапу решения задачи – выбору замысла конструкции на основе сопоставления различных вариантов ее решения и с использованием различных строительных материалов.

Естественно, что применительно к каждому виду решаемой конструкции (учитывая специфический для нее характер воздействия и возникающие последствия) требования, предъявляемые в каждом конкретном случае, рассматривают с большой полнотой. Нужно отметить, что именно на этом этапе решения задачи – определения замысла конструкции и выбора материалов – в наибольшей степени должны сказаться подготовка, опыт и творческие способности инженера.

Принципиальное решение конструкций, включая выбор материалов, требующихся для ее осуществления, должно сопровождаться проведением необходимых расчетов для установления размеров как самой конструкции, так и составных ее частей. При этих расчетах используют все знания в области строительной физики, сопротивления материалов и др.

После определения всех размеров и графического отображения конструируемого элемента важно дать ему всестороннюю технико-экономическую оценку и сравнить с другими имею­щимися решениями.

Рассматривая изложенную выше методику конструирования, мы не были связаны какими-либо конкретными условиями работы этих элементов или установленными требованиями. Это – следствие того, что для различного функционального назначения элементов будет видоизменяться лишь характер воздействий, которым они подвергаются, возникающие в связи с этим последствия и предъявляемые к ним требования. Изложенное решение задачи по конструированию элементов зданий может рассматриваться как определенный метод решения общей задачи «от среды к конструкции».

Положительной стороной рассмотренного метода решения задачи, когда она формализуется и расчленяется на ряд частных задач, рассматриваемых в их логической последовательности, надо считать и то, что она может решаться математически с использованием ЭВМ и при этом менее вероятно возникновение случайных ошибок.

 

Каркасы промышленных зданий

Каркас одноэтажного промышленного здания обычно состоит из поперечных рам, образованных колоннами и несущими конструкциями покрытия (балки, фермы, арки и др.), и продольных элементов: фундаментных, подкрановых, обвязочных балок, подстропильных конструкций, плит покрытия и связей. Когда несущие конструкции покрытий выполняют в виде пространственных систем – сводов, куполов, оболочек, складок и др., они одновременно являются продольными и поперечными элементами каркаса.

Материалом для устройства каркаса служат преимущественно железобетон и реже сталь. При выборе материала каркаса руководствуются характером силовых и несиловых воздействий, воспринимаемых каркасом, а также учитывают размеры пролетов, шага колонн, высоту здания, место строительства, требования огнестойкости и технико-экономические соображения.

Элементы каркаса подвергаются сложному комплексу силовых и несиловых воздействий (рис. 24.0). Силовые – возникают от действия постоянных (масса конструкций) и временных (люди, ветер, снег, грузоподъемные устройства и др.) нагрузок, носящих статический или динамический характер, поэтому к элементам каркаса в первую очередь предъявляются требования прочности, устойчивости и малой деформативности.

Рис. 24.0. Внешние воздействия на элементы каркаса: 1 – постоянные нагрузки; 2 – временные нагрузки; 3 – температура внутреннего воздуха; 4 – тепловые удары; 5 – жидкая и парообразная влага, 6 – агрессивные химические вещества; 7 – микроорганизмы; 5 – блуждающие токи; 9 – звук

 

 

Элементы каркаса воспринимают многочисленные несиловые воздействия внешней и внутренней среды в виде положительных и отрицательных температур, тепловых ударов, жидкой и парообразной влаги, воздуха и содержащихся в воздухе химических веществ; в некоторых случаях на элементы каркаса могут воздействовать минеральные масла и эмульсии, органические растворители, кислоты, щелочи, аэрозоли, животные жиры, микроорганизмы, блуждающие токи и др.

Под влиянием перечисленных воздействий в элементах каркаса происходит ряд сложных физико-химических процессов: переменный нагрев и охлаждение конструкций, передача тепла, увлажнение или осушение, коррозия материала. Поэтому элементы каркаса должны отвечать требованиям долговечности, т.е. обладать термостойкостью, влагостойкостью, коррозиестойкостью, биостойкостью.

В соответствии с требованиями пожарной безопасности каркас должен иметь необходимую степень огнестойкости. Кроме того, конструкции каркаса должны быть индустриальными и экономичными.

Выбор материала каркаса производят в соответствии с «Техническими правилами по экономному расходованию основных строительных материалов» (ТП 101-81*).

В одноэтажных производственных зданиях допускается применять стальные несущие конструкции:

а) для стропильных и подстропильных конструкций: в отапливаемых зданиях с пролетами 30 м и более; в неотапливаемых зданиях и навесах различного назначения с асбестоцементной кровлей с пролетами до 12 м включительно при грузоподъемности подвесного подъемно-транспортного оборудования более 2 т, с пролетом 18 м при грузоподъемности подвесного подъемно-транспортного оборудования более 3,2 т; в зданиях и навесах пролетом 24 м и более; в неотапливаемых однопролетных зданиях с рулонной кровлей с пролетами 30 м и более, а в многопролетных зданиях – с пролетами 18 м и более; в зданиях с подвесным подъемно-транспортным оборудованием грузоподъемностью более 5 т либо другими подвесными устройствами, создающими нагрузки, превышающие предусмотренные для типовых железобетонных конструкций; в зданиях на участках с развитой сетью подвесного конвейерного транспорта; в зданиях с расчетной сейсмичностью 8 баллов с пролетами 24 м и более; в зданиях с расчетной сейсмичностью 9 баллов с пролетами 18 м и более, а также в случаях возведения зданий в труднодоступных районах строительства; в зданиях с большими динамическими нагрузками (копровые цехи, взрывные отделения и др.); над горячими участками цехов с интенсивным теплоизлучением при температуре нагрева поверхности конструкций более 100° С (холодильники прокатных цехов, отделения нагревательных колодцев, печные и разливочные пролеты и т.п.) и др.;

б) колонны: в зданиях при высоте их от пола до низа стропильных конструкций более 18 м; при наличии мостовых кранов общего назначения грузоподъемностью 50 т и более независимо от высоты колонн, а также при меньшей грузоподъемности кранов тяжелого режима работы; при шаге колонн более 12 м; при двухъярусном расположении мостовых кранов;

в) для подкрановых балок, светоаэрационных фонарей, ригелей и стоек фахверка;

г) для типовых легких несущих и ограждающих конструкций комплексной поставки (в этом случае могут применяться стальные и железобетонные колонны).

В настоящее время для одноэтажных промышленных зданий с унифи­цированными нагрузками применяют в основном сборный железобетонный каркас. В отдельных случаях можно применять каркас смешанного типа, в котором вертикальные элементы выполняют из железобетона или камня, а несущие конструкции покрытия – из стали или дерева.

 






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2024 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.